耿肖倩,龍肇*,劉寧

1(中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙,410004) 2(陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院,陜西 西安,710021)

大米是一種非常重要的谷物,世界上50%的人口都將它作為主食。大米蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白,但大米中蛋白含量?jī)H為8%左右,并不是生產(chǎn)蛋白質(zhì)的良好原料。我國(guó)一半的葡萄糖和味精生產(chǎn)廠家都采用大米進(jìn)行制糖發(fā)酵,發(fā)酵后的殘?jiān)疵自嘧鳛閯?dòng)物飼料。米渣中的蛋白質(zhì)含量在60%以上,遠(yuǎn)高于大米中的蛋白質(zhì)含量。因此,從米渣中提取蛋白質(zhì)對(duì)于擴(kuò)大植物蛋白質(zhì)資源和提高大米加工副產(chǎn)物的利用率有很重要的意義,從米渣中提取出的蛋白質(zhì)被稱(chēng)為米渣蛋白。本文主要對(duì)米渣蛋白的提取、改性及其應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 米渣蛋白的提取

米渣是大米經(jīng)高溫液化后剩余的殘?jiān)?其所含有的蛋白質(zhì)已發(fā)生一定程度的變性。大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白構(gòu)成,這4種蛋白在加熱條件下會(huì)產(chǎn)生一定程度的聚集。與大米蛋白相比,米渣中這4類(lèi)蛋白組分都有所下降,殘?jiān)鞍缀吭黾?。此?米渣中的纖維和植酸等物質(zhì)會(huì)阻礙米渣中蛋白質(zhì)的提取,使用普通的提取方法很難得到米渣蛋白。目前米渣蛋白的提取方法主要有堿溶酸沉法、排雜法、酶法、復(fù)合法等。

堿溶酸沉法提取植物蛋白由來(lái)已久,因米渣蛋白中堿溶性蛋白含量高,利用堿溶液將蛋白溶解之后,離心取上清液,再根據(jù)蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)會(huì)發(fā)生沉淀的原理將蛋白質(zhì)沉淀出來(lái),將離心后的沉淀冷凍干燥即可得到米渣蛋白。肖旭華[1]利用0.05 mol/L的NaOH溶液在料液比為1∶10(g∶mL)的條件下提取米渣蛋白,離心后取上清液,用HCl溶液調(diào)節(jié)pH為4.5使蛋白沉淀,冷凍干燥得到蛋白質(zhì)含量為87.77%的米渣蛋白。利用堿溶酸沉法提取出的米渣蛋白純度較高,且操作方便,但因提取過(guò)程中用到較高濃度的堿溶液,會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性。HOU等[2]的研究表明,高堿濃度會(huì)導(dǎo)致美拉德反應(yīng)增強(qiáng),產(chǎn)生棕色物質(zhì),降低蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,甚至可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)—賴丙氨酸。因此,使用堿溶酸沉法提取米渣蛋白在營(yíng)養(yǎng)性和安全性方面仍有缺陷。

米渣主要由蛋白質(zhì)、脂肪和未完全除去的糖類(lèi)物質(zhì)組成,排雜法使用一些常見(jiàn)手段去除米渣中的非蛋白成分,進(jìn)而得到高純度的米渣蛋白。去除米渣中脂肪的方法主要有有機(jī)溶劑法和脂肪酶法,其他非蛋白成分一般用淀粉酶和纖維素酶等去除。因有機(jī)溶劑法去除脂肪會(huì)用到大量對(duì)人體有害的試劑,所以脂肪酶法更受歡迎。董瑞晨等[3]先利用脂肪酶除去米渣中所含脂肪,再利用α-淀粉酶除去米渣中殘留的淀粉,以期得到蛋白含量更高的米渣蛋白。SHIH[4]用α-淀粉酶、葡萄糖酶、木質(zhì)素酶和纖維素酶先后對(duì)米渣進(jìn)行酶解處理,得到蛋白質(zhì)含量高達(dá)91%的米渣蛋白。盡管排雜法得到的米渣蛋白純度高,但其所用到的酶種類(lèi)較多,生產(chǎn)成本較昂貴,不適合應(yīng)用于食品工業(yè)。

蛋白酶能將米渣蛋白水解,使其降解成可溶性的多肽并被提取出來(lái)。常用到的蛋白酶有酸性蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、復(fù)合蛋白酶等。陳升軍等[5]使用中性蛋白酶、堿性蛋白酶、復(fù)合胰蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶提取米渣蛋白,其中堿性蛋白酶提取率為58.30%,是這4種酶中提取率最高的,但得到的產(chǎn)品味道苦澀,不適合應(yīng)用于食品生產(chǎn)。與其他提取方法相比,酶法提取條件溫和,不會(huì)造成溶劑的浪費(fèi),對(duì)米渣蛋白的營(yíng)養(yǎng)成分破壞較小,并且提取過(guò)程對(duì)米渣蛋白進(jìn)行了一定程度的改性,使其水溶性提高,得到的多肽也更容易被人體消化吸收。但由于酶制劑價(jià)格昂貴,酶對(duì)作用條件有很高的要求,且與其他方法相比,蛋白提取率較低,目前使用蛋白酶提取米渣蛋白還未在工業(yè)生產(chǎn)中普及。

單一的提取方法均有各種缺陷,并不能很好的滿足人們的各種需求,因此將2種或2種以上的提取方法結(jié)合起來(lái)提取米渣蛋白更受歡迎。宋騰等[6]為提高米渣蛋白的純度,對(duì)凍融處理后的米渣進(jìn)行超聲波處理,然后再利用糖化酶去除米渣中的淀粉,凍融處理使蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)形成的高分子結(jié)構(gòu)疏松,超聲波使化學(xué)鍵斷裂,從而增加酶與底物的接觸。利用該復(fù)合提取法得到的米渣蛋白純度可達(dá)90%以上。DU等[7]利用堿溶法得到米渣谷蛋白的粗提液后加入淀粉酶使淀粉水解,然后酸沉得到高純度的米渣谷蛋白。使用復(fù)合法提取在得到高純度米渣蛋白的同時(shí),溶劑和酶制劑的消耗也較少,生產(chǎn)成本降低,不失為一個(gè)好的提取方法。

目前工業(yè)上常用的提取米渣蛋白的方法仍然是堿溶酸沉法,排雜法工序較為復(fù)雜且成本較高,多在科研領(lǐng)域進(jìn)行使用,還未投入工業(yè)生產(chǎn)中去。使用酶法提取出的米渣蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較其他方法高,但酶法提取率低,而且可能會(huì)有苦味肽的產(chǎn)生,因此也未進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。復(fù)合提取法得到的米渣蛋白純度高,并且能減輕單一法提取時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題,是現(xiàn)在米渣蛋白提取的新趨勢(shì),目前最常用的復(fù)合提取方法是堿法和酶法相結(jié)合,作為一種新型處理手段,物理提取法或許是一個(gè)新的方向。

2 米渣蛋白的改性

在食品的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)藏和銷(xiāo)售過(guò)程中應(yīng)用到的蛋白質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)被統(tǒng)稱(chēng)為蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)可分為三大類(lèi)：水化性質(zhì)、凝膠性質(zhì)和表面性質(zhì),主要包括溶解性、持水/持油性、凝膠性、乳化性、起泡性等。這幾種性質(zhì)是相輔相成的,蛋白質(zhì)的溶解性是一切功能特性的基礎(chǔ),與其他功能性質(zhì)有很大的聯(lián)系。蛋白質(zhì)所擁有的各種性質(zhì)使其在食品工業(yè)發(fā)揮著重大作用,將蛋白質(zhì)添加到食品中,不僅具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,還能加工出更具有特色的食品。

米渣蛋白的組分主要是不溶于水的谷蛋白和其他殘?jiān)鞍?因此,米渣蛋白的溶解性較差。蛋白質(zhì)的溶解性對(duì)其他功能性質(zhì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,如乳化性、起泡性、凝膠性等通常要求蛋白質(zhì)是處于可溶狀態(tài)下,且不溶性的蛋白質(zhì)只能應(yīng)用于固態(tài)食品中,限制了米渣蛋白在食品行業(yè)的應(yīng)用。因此,改善米渣蛋白的功能性質(zhì)對(duì)擴(kuò)大其在食品行業(yè)中的應(yīng)用具有很重要的意義。蛋白質(zhì)改性是指通過(guò)某種手段使蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象改變,從而改變其理化性質(zhì)的過(guò)程。目前米渣蛋白的改性方法主要有酶法改性、化學(xué)改性、物理改性和復(fù)合改性。

2.1 酶法改性

在蛋白酶的作用下發(fā)生水解使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,從而改善其功能性質(zhì)的方法稱(chēng)為酶法改性。酶法改性和酶法提取米渣蛋白具有一定的相似性,酶法提取的原理就是酶解使蛋白的溶解性增加,使米渣蛋白溶于水中并被提取出來(lái)。酶法改性關(guān)注點(diǎn)不在于蛋白質(zhì)的提取率和純度,而是結(jié)構(gòu)性質(zhì)和功能性質(zhì)的改變。酶法改性條件溫和、安全性高,能更好地實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)功能的多樣化,但其水解度低、所需時(shí)間長(zhǎng)、酶利用率低和產(chǎn)物可能具有不良風(fēng)味等,使酶解改性具有一定的局限性。

近年來(lái)酶解改性米渣蛋白的研究較多,一般集中在改性后蛋白質(zhì)性質(zhì)的變化和不同酶處理對(duì)米渣蛋白結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響等方面。黃金梅等[8]用雙酶法水解米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶與風(fēng)味蛋白酶組合處理的米渣蛋白表面疏水性變化更大,且二級(jí)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。ZHAO等[9]利用不同的酶水解米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶和胰蛋白酶水解的蛋白質(zhì)水解度更高,產(chǎn)物的溶解度和乳化活性均有顯著提高。綜合各研究結(jié)果,蛋白酶處理米渣蛋白后溶解性和蛋白回收率一般成負(fù)相關(guān),王素芳[10]利用不同酶處理米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鞍谆厥章首畲髸r(shí),蛋白的溶解性最小。另外,黃聲芳等[11]利用復(fù)合蛋白酶水解蛋白質(zhì),回收率為37.52%,溶解性達(dá)到90%左右。而陳升軍等[5]的研究表明,回收率為57.67%時(shí),蛋白質(zhì)的溶解性僅為80%左右。通過(guò)選擇合適的酶和酶解條件對(duì)米渣蛋白的酶解過(guò)程進(jìn)行控制,以改善其功能性質(zhì)還任重道遠(yuǎn)。

2.2 化學(xué)改性

化學(xué)改性是指運(yùn)用化學(xué)手段在蛋白質(zhì)側(cè)鏈上引入各種外來(lái)基團(tuán),以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和帶電荷量等,使蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)得到改善的一種方法?；瘜W(xué)改性主要包括酰化、脫酰胺和糖基化等,反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單且效果較好,但會(huì)涉及到一些化學(xué)副反應(yīng),營(yíng)養(yǎng)性和安全性需要更深一步的研究。

2.2.1 ?；男?/p>

蛋白質(zhì)分子中,氨基或羧基和?；噭┫嗷プ饔?將新功能基團(tuán)導(dǎo)入蛋白質(zhì)中的改性方法被稱(chēng)為?；男浴ｕ；男酝ㄟ^(guò)改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)來(lái)改善其功能性質(zhì)。常用的?；噭┯戌晁狒鸵宜狒?。

有研究表明,?；男院蟮鞍踪|(zhì)乳化性的變化較大,并且酰化的程度與蛋白質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。任仙娥等[12]的研究結(jié)果指出,米渣蛋白暴露巰基的含量與乙酰化程度呈正相關(guān),乙?；潭仍黾?總游離巰基含量減少、二硫鍵增多,表面疏水性則呈先減后增的趨勢(shì),最終表現(xiàn)為乳化活性增加。何榮海等[13]利用琥珀酸酐酰化改性提高米渣蛋白的乳化性,結(jié)果顯示,在反應(yīng)溫度36 ℃、pH 8.5、琥珀酸酐添加量5.39%的條件下反應(yīng)1 h,產(chǎn)物的乳化性是未?；?倍左右。因此利用?；幚淼玫礁呷榛缘拿自鞍撞皇橐粋€(gè)好方法。

2.2.2 脫酰胺改性

米渣蛋白不僅在水中的溶解度較小,懸浮性也不好,出現(xiàn)這種情況可能是因?yàn)槊自鞍字械孽０坊鶊F(tuán)在疏水作用和氫鍵的共同作用下使蛋白聚集在一起。脫酰胺是將蛋白質(zhì)側(cè)鏈的酰胺基團(tuán)脫去,從而使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和電子分布狀態(tài)發(fā)生改變,使蛋白質(zhì)具有更好的功能性質(zhì)。與蛋白質(zhì)?；男韵嗤?脫酰胺的程度也會(huì)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)脫酰胺改性主要包括酶法、非酶法和混合法,非酶法中又包括了物理法和化學(xué)法。在米渣蛋白的研究中,使用化學(xué)法和酶法進(jìn)行脫酰胺的研究更為常見(jiàn)。

聶小華等[14]用鹽酸對(duì)米渣蛋白進(jìn)行脫酰胺處理,發(fā)現(xiàn)處理4 h的米渣蛋白在中性條件下溶解性與對(duì)照組相比增加了近8倍,乳化活性提高了近5倍,起泡性在脫酰胺處理2 h后達(dá)到最大。HU等[15]利用谷氨酰胺酶實(shí)現(xiàn)米渣蛋白的脫酰胺,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的理化、結(jié)構(gòu)和感官性質(zhì)均發(fā)生了改變。其中,α-螺旋結(jié)構(gòu)略有減少,β折疊和β-轉(zhuǎn)角增多,蛋白溶液的總體口感提高了12%左右。說(shuō)明酰胺基團(tuán)的存在對(duì)米渣蛋白的感官性質(zhì)造成了一定的影響,脫酰胺處理后的米渣蛋白可能會(huì)更受消費(fèi)者的歡迎。

2.2.3 糖基化改性

蛋白質(zhì)的糖基化改性是指蛋白質(zhì)分子和親水性的糖類(lèi)物質(zhì)通過(guò)共價(jià)鍵相連形成糖蛋白的一種改性方式,糖基化改性后的糖蛋白既具有糖類(lèi)物質(zhì)的親水性,又具有蛋白質(zhì)的各種特性。

美拉德反應(yīng)在米渣蛋白的糖基化改性中應(yīng)用較多。DU等[7]利用美拉德反應(yīng)制備米渣蛋白-卡拉膠接枝物,發(fā)現(xiàn)二者質(zhì)量比為2∶1、反應(yīng)溫度60 ℃、反應(yīng)室相對(duì)濕度79%的條件下反應(yīng)24 h,產(chǎn)品的接枝度達(dá)到最大,接枝產(chǎn)物表面疏水性顯著降低,水溶性和乳化性都有一定程度的增加。王治平等[16]利用葡萄糖接枝米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度79 ℃、pH 10.6、米渣蛋白和葡萄糖質(zhì)量比為1∶1的條件下反應(yīng)16 min,產(chǎn)物的表面疏水性降低、表面結(jié)構(gòu)分散、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,乳化性是對(duì)照組的1.5倍左右。

2.3 物理改性

物理改性是指采用一定的物理方法,例如加熱、機(jī)械處理、超聲波、脈沖電場(chǎng)等,使蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和分子聚集方式發(fā)生改變,進(jìn)而引起蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變。物理改性費(fèi)用低、對(duì)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值保留較高、毒副作用較小且所需時(shí)間短。

目前關(guān)于米渣蛋白的純物理改性方法較少。WANG等[17]將米渣蛋白進(jìn)行凍融處理,研究表明凍融處理使蛋白質(zhì)二硫鍵的含量增加,蛋白質(zhì)的溶解性、乳化性和起泡性有所提升。任仙娥等[18]研究了水力空化對(duì)米渣蛋白的作用,發(fā)現(xiàn)在0.4 MPa的出口壓力下處理60 min,溶解度能提高約2倍,乳化活性在低出口壓力下更大,起泡性與壓力和時(shí)間呈正相關(guān)。ZHANG等[19]利用超聲波處理米渣蛋白,結(jié)果顯示超聲波處理后無(wú)規(guī)卷曲和β-折疊含量降低、α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角的含量增加,總巰基和游離巰基的含量增加、表面疏水性升高。超聲模式在一定程度上也會(huì)影響蛋白質(zhì)的性質(zhì),YANG等[20]的研究發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)超聲相比,雙頻、三頻等多頻超聲能更大程度地提高米渣蛋白的表面疏水性和溶解性。至于在其他植物蛋白的改性中經(jīng)常使用的微波、高壓均質(zhì)等物理方法,在米渣蛋白中并未涉及。將其他的物理改性方法應(yīng)用于米渣蛋白的改性有可能成為一個(gè)新的方向。

2.4 復(fù)合改性

復(fù)合改性是將以上提到的改性方式結(jié)合起來(lái),主要有3種組合形式：物理改性預(yù)處理結(jié)合化學(xué)/酶法改性；蛋白酶有限水解預(yù)處理結(jié)合化學(xué)改性；2種不同的化學(xué)改性相組合。對(duì)于米渣蛋白的復(fù)合改性,目前研究較多的是前2種復(fù)合方法,2種不同的化學(xué)改性并沒(méi)有涉及。

2.4.1 超聲波預(yù)處理輔助酶法改性

在復(fù)合改性中,超聲波預(yù)處理在米渣蛋白的研究中涉及較多,其產(chǎn)生的機(jī)械作用會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的改變,進(jìn)而暴露更多的酶切位點(diǎn),因此超聲波輔助酶解對(duì)米渣蛋白進(jìn)行改性的研究較為普遍。

超聲波預(yù)處理能提高蛋白酶的作用效果,也可能與更多的酶切位點(diǎn)暴露有關(guān)。林洮等[21]研究發(fā)現(xiàn),超聲波處理可以有效地促進(jìn)胰蛋白酶對(duì)米渣蛋白的水解。研究顯示,超聲功率90 W、頻率36 kHz、超聲時(shí)間10 min時(shí),蛋白質(zhì)的水解度可提高10%,但對(duì)所得產(chǎn)物的其他結(jié)構(gòu)及性質(zhì)并沒(méi)有進(jìn)行深入的研究。張婧倩等[22]以常規(guī)酶解米渣蛋白作為對(duì)照,考察超聲波預(yù)處理對(duì)酶解改性米渣蛋白的影響。結(jié)果表明,隨著超聲功率和超聲時(shí)間的增加,米渣蛋白的水解度和蛋白質(zhì)回收率升高、蛋白質(zhì)的表面疏水性增大。YANG等[23]研究了超聲波輔助α-淀粉酶處理米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)處理后蛋白質(zhì)的二硫鍵發(fā)生斷裂,米渣蛋白溶解性和乳化性等都有所改善。

2.4.2 糖基化與其他改性結(jié)合

將糖基化改性與其他改性方法相結(jié)合可提高接枝程度,使改性效果更加顯著。MENG等[24]利用微波輔助海藻酸鈉對(duì)米渣蛋白進(jìn)行糖基化改性,接枝后的米渣蛋白溶解度最高可增至90.97%,乳化能力也相應(yīng)提高,免疫調(diào)節(jié)活性也有所增強(qiáng)。采用此種方法得到的糖基化米渣蛋白或許在醫(yī)藥方面具有很大的前景。還有學(xué)者將酶處理與糖基化結(jié)合在一起進(jìn)行復(fù)合改性的研究。朱小燕等[25]發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶使米渣蛋白糖基化的接枝度增加,在葡萄糖、核糖、麥芽糊精這3種不同種類(lèi)的糖中,核糖與米渣蛋白的接枝度最高。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理還能提高被糖基化反應(yīng)降低的表面疏水性。黃正花等[26]也得到了同樣的結(jié)果,并且研究了糖基化后的米渣蛋白的部分功能性質(zhì),發(fā)現(xiàn)溶解度和乳化活力都有所上升,并且核糖接枝對(duì)這些性質(zhì)的改善更加明顯。

2.4.3 其他改性方法的結(jié)合

前文提到的兩大類(lèi)復(fù)合改性方式在米渣蛋白的研究中最為常見(jiàn),還有少量研究聚焦了不同類(lèi)型的復(fù)合方法對(duì)米渣蛋白的影響。例如ZHANG等[27]發(fā)現(xiàn)超聲波輔助堿處理可將米渣蛋白的溶解度提高至原來(lái)的230倍,并且乳化性和發(fā)泡性均有提高。電子束輻照(electron beam irradiation,EBI)技術(shù)是一種新興的非熱處理技術(shù),它是將電子加速器產(chǎn)生的電子束射線作用于產(chǎn)品,使水等小分子發(fā)生分解,形成活性自由基,作用于產(chǎn)品。ZHANG等[28]將EBI與酶同時(shí)作用于米渣蛋白,研究結(jié)果顯示,EBI能夠顯著促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解,改變其二級(jí)結(jié)構(gòu),提高米渣蛋白水解物的抗氧化能力。王素芳[10]使用高壓均質(zhì)輔助酶解處理米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的表面疏水性和溶解性均有一定程度的改善。陳露等[29]研究發(fā)現(xiàn),在堿性蛋白酶水解100 min后再加入復(fù)合蛋白酶水解80 min、加酶比例1∶1的條件下水解脫酰胺米渣蛋白能增加蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。

除以上常見(jiàn)改性方法外,有研究發(fā)現(xiàn)蛋白與其他化合物復(fù)配之后也會(huì)導(dǎo)致蛋白性質(zhì)發(fā)生一定程度的變化。例如DAI等[30]將大米谷蛋白與原花青素B2進(jìn)行復(fù)合,發(fā)現(xiàn)大米蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,表面疏水性下降。另有研究發(fā)現(xiàn)大米蛋白和乳清分離蛋白水溶液混合后會(huì)產(chǎn)生絡(luò)合,絡(luò)合后大米蛋白的溶解度得到較大改善[31]。這些研究在不使用物理或化學(xué)方法的情況下就能得到高溶解性的大米蛋白,與以往的研究有很大的不同,也是改善米渣蛋白功能性質(zhì)的潛在方法。

上述改性研究中,物理改性方法操作簡(jiǎn)便,所需時(shí)間短,但對(duì)設(shè)備要求較高,有時(shí)效果不太明顯；化學(xué)改性所需試劑較多,安全性需進(jìn)一步研究,不適于食品生產(chǎn)中的應(yīng)用；酶法改性安全性高,但可控性較差,且酶解過(guò)程中產(chǎn)生不良風(fēng)味的問(wèn)題暫時(shí)沒(méi)有得到解決。復(fù)合改性綜合了上述的一些優(yōu)點(diǎn),使得到的米渣蛋白改性產(chǎn)物具有更優(yōu)異的性能。

3 米渣蛋白的應(yīng)用

米渣蛋白致敏性低且原料豐富,并且在成本上比其他蛋白質(zhì)更加低廉,將米渣蛋白應(yīng)用到食品行業(yè)里,對(duì)擴(kuò)大蛋白質(zhì)資源和降低食品成本都是有益的。高純度的蛋白質(zhì)自身可作為蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑或可食用膜應(yīng)用在食品行業(yè)中,改性后的蛋白質(zhì)因乳化性或發(fā)泡性得到較大改善可作為食品添加劑使用,酶解改性可得到功能性肽,其具有一定的生理活性,也具有很大的應(yīng)用潛能。目前對(duì)米渣蛋白的應(yīng)用主要集中在食品添加劑、功能性肽、微膠囊壁材和可食用膜等方面。

3.1 食品添加劑

3.1.1 蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑

在將生肉加工成肉制品的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)用到植物蛋白如大豆蛋白、小麥蛋白等,該類(lèi)蛋白質(zhì)的添加可以增強(qiáng)肉類(lèi)的水黏性,增大肉制品的產(chǎn)量,提高肉制品的蛋白含量,降低肉制品的生產(chǎn)成本。SHOAIB等[32]將大米分離蛋白加入到肉塊中,發(fā)現(xiàn)大米蛋白能增加肉制品的營(yíng)養(yǎng),并且大米蛋白的添加對(duì)肉類(lèi)的各種理化性質(zhì)無(wú)不良影響。米渣蛋白與大米蛋白組成相似,是經(jīng)高溫變性過(guò)的大米蛋白,盡管蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的聚集,但營(yíng)養(yǎng)成分和氨基酸組成與大米蛋白并無(wú)太大區(qū)別,將米渣蛋白添加到肉制品中或許是一個(gè)新的研究方向。

3.1.2 發(fā)泡劑

蛋白質(zhì)本身具有起泡性和泡沫穩(wěn)定性,經(jīng)一定的改性方式處理后,蛋白質(zhì)的起泡性能會(huì)得到很大的提升。高俊等[33]發(fā)現(xiàn),使用堿性蛋白酶水解脫酰胺的米渣蛋白后,得到的酶解液具有良好的起泡性,能生產(chǎn)出功能良好的米渣發(fā)泡蛋白粉,可代替雞蛋清和牛奶,應(yīng)用于蛋糕、飲料等食品中。

3.1.3 乳化劑

人們希望找出更天然的物質(zhì)替代常用的表面活性劑,蛋白質(zhì)的乳化性一直是研究的重點(diǎn)。關(guān)于大米蛋白作為乳化劑的應(yīng)用已有研究,JIA等[34]將大米分離蛋白和阿魏酸混合,發(fā)現(xiàn)生成的復(fù)合物能夠抑制大米分離蛋白穩(wěn)定的乳狀液的氧化。該研究結(jié)果表明,在有抗氧化物質(zhì)存在的情況下,大米蛋白作為乳化劑的效果更好,為將大米蛋白作為乳化劑應(yīng)用于食品工業(yè)提供了理論參考。使用米渣蛋白單獨(dú)作為乳化劑的研究較少,一般是與其他物質(zhì)聯(lián)合使用,CHEN等[35]發(fā)現(xiàn)米渣蛋白水解物和黃原膠聯(lián)合使用對(duì)乳狀液中脂質(zhì)的物理穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性更有好處。因此,將米渣蛋白與其他物質(zhì)復(fù)合后再應(yīng)用于乳狀液中或許能得到更好的效果。

3.2 微膠囊壁材

通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄螌⒛承┪镔|(zhì)包裹在天然或人工合成的大分子物質(zhì)中,使之形成更穩(wěn)定的微小粒子的技術(shù)被稱(chēng)為微膠囊技術(shù)。由于蛋白質(zhì)具有兩親性,很多研究將其作為包埋油脂的壁材使用。李湘等[36]利用米渣蛋白酶解物包埋調(diào)和油,發(fā)現(xiàn)微膠囊化效率最高可達(dá)83.6%,并且產(chǎn)物非常光滑均勻,溶解性好,具有較好的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。其他蛋白還被應(yīng)用于包埋色素[37]、活性物質(zhì)[38]等,而米渣蛋白在此方面的應(yīng)用還未有人研究。

3.3 功能性肽

蛋白質(zhì)經(jīng)深度水解后得到的多肽具有一定的生物活性,分子質(zhì)量較小、消化性好并且沒(méi)有毒副作用。關(guān)于米渣蛋白功能性肽的研究日益增多,主要集中在抗氧化肽、降壓肽和抗疲勞肽等方面。

ZHANG等[39]發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶和胰蛋白酶水解得到的米渣蛋白水解物對(duì)H2O2誘導(dǎo)的HepG-2細(xì)胞氧化損傷抑制效果最佳。CHEN等[35]的研究表明米渣蛋白水解物可以作為各種乳化型食品系統(tǒng)的天然抗氧化劑。ZHAO等[40]指出,米渣蛋白水解產(chǎn)物是通過(guò)清除自由基和螯合過(guò)渡金屬來(lái)抑制水包油型乳狀液中脂肪的氧化,減少合成抗氧化劑使用中存在的潛在危險(xiǎn)。此外,YAN等[41]用復(fù)合蛋白酶水解米渣蛋白得到4種抗氧化肽,這4種肽具有協(xié)同抗氧化作用。因此,將米渣蛋白水解物作為天然抗氧化劑有可能應(yīng)用于食品、醫(yī)療等行業(yè)。

除抗氧化作用之外,還有學(xué)者研究了米渣蛋白肽的降壓和抗疲勞的作用。LEE[42]使用乳酸菌中的戊糖片球菌L11處理米渣,分離得到米渣蛋白肽,發(fā)現(xiàn)米渣蛋白肽有明顯的降壓作用,并且在體內(nèi)外均無(wú)副作用。劉晶等[43]利用超濾法分離米渣蛋白水解產(chǎn)物,得到各種分子質(zhì)量的米渣蛋白肽,發(fā)現(xiàn)相對(duì)分子質(zhì)量低的米渣肽具有抗疲勞的作用。YANG等[20]研究發(fā)現(xiàn),多頻超聲預(yù)處理后再進(jìn)行酶解能得到更高活性的ACE抑制肽。

3.4 可食用膜

將蛋白質(zhì)涂抹在食物的表面可達(dá)到保鮮的效果。PIRES等[44]利用添加了甘油的大米蛋白溶液涂抹雞蛋,發(fā)現(xiàn)涂層過(guò)的雞蛋比未涂層的儲(chǔ)存期更長(zhǎng),雞蛋的品質(zhì)較穩(wěn)定。有學(xué)者將米渣蛋白與阿魏酸的復(fù)合物作為可食用膜進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)阿魏酸或殼聚糖復(fù)配后的米渣蛋白膜與對(duì)照組相比表面結(jié)構(gòu)更均勻平整,抗拉強(qiáng)度提高、水溶性降低,膜的熱穩(wěn)定性也有所提高[45]。

3.5 其他

除上述提到的常見(jiàn)的應(yīng)用外,還有學(xué)者將米渣蛋白直接作為發(fā)酵底物進(jìn)行使用。醬油作為一種傳統(tǒng)的調(diào)味品,一般是由大豆、小麥等經(jīng)微生物發(fā)酵制成的,目前我國(guó)的大豆主要為進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆,但消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的褒貶不一。YUAN等[46]利用米渣蛋白生產(chǎn)醬油,發(fā)現(xiàn)當(dāng)含鹽量為13%、發(fā)酵溫度35 ℃、魯氏酵母添加量0.01%時(shí),得到的醬油品質(zhì)較好。發(fā)酵時(shí)間與產(chǎn)品的質(zhì)量呈正相關(guān),使用米渣蛋白生產(chǎn)的醬油口感與普通醬油類(lèi)似,且還具有米香味。除可用來(lái)發(fā)酵醬油外,許尨等[47]用米渣蛋白水解物和牛乳作為原料發(fā)酵酸奶,發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)臈l件下,得到的酸奶色澤均勻、具有米香味。此研究說(shuō)明使用米渣蛋白水解物部分代替牛乳生產(chǎn)酸奶是可行的。

4 結(jié)論與展望

米渣蛋白氨基酸含量較為均衡,具有低過(guò)敏性、資源豐富的特點(diǎn),有很好的發(fā)展前景,非常適用于嬰幼兒等特殊人群的食品加工。米渣中蛋白質(zhì)含量比大米中的高,成本較低,且2種蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并沒(méi)有很大不同。若能將提取出的米渣蛋白應(yīng)用于食品行業(yè),不僅可以擴(kuò)大植物蛋白質(zhì)資源,還能降低生產(chǎn)成本。本文主要介紹了米渣蛋白的提取、改性及其應(yīng)用。提取方法主要包括堿溶酸沉法、排雜法、酶法和復(fù)合提取法,目前生產(chǎn)中常用的仍是堿溶酸沉法,但因該方法具有明顯的缺點(diǎn),復(fù)合提取法在米渣蛋白的提取中已占據(jù)重要地位。米渣蛋白的改性方法主要包括酶法、化學(xué)法、物理法和復(fù)合法,上文已提到這幾種改性方法各有優(yōu)劣。與提取方法相同的是,最常用的改性方法也是復(fù)合改性,它綜合了其他改性方法的優(yōu)點(diǎn),改性出的蛋白性能優(yōu)良,具有很好的應(yīng)用前景。單一的提取或改性方法已無(wú)法滿足社會(huì)的需求,尋找更好的方法得到純度更高和功能性質(zhì)更好的米渣蛋白是目前的趨勢(shì)。

因米渣蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,將其應(yīng)用于食品行業(yè)能使其發(fā)揮出更大的價(jià)值。開(kāi)發(fā)米渣蛋白的新應(yīng)用對(duì)提高大米加工副產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)附加值和擴(kuò)大植物蛋白資源的開(kāi)發(fā)利用很有幫助。本文主要介紹了米渣蛋白作為食品添加劑、微膠囊壁材、功能性肽和可食用膜的應(yīng)用。與其他植物蛋白相比,關(guān)于米渣蛋白的應(yīng)用研究仍較為缺乏。目前關(guān)于植物蛋白的研究主要集中在乳化性和與其他生物大分子的復(fù)合上,將米渣蛋白與其他大分子物質(zhì)復(fù)合,形成功能更優(yōu)異的復(fù)合分子,再應(yīng)用于食品中,不失為一種新的途徑。